CN104578097A - 一种链式svg控制器的电压增益调节装置及控制方法 - Google Patents

一种链式svg控制器的电压增益调节装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

一种链式SVG控制器的电压增益调节装置及控制方法，采用全控型变流装置，以电网电压信号变化量为控制量，将电网电压信号变化量经采集模块、滤波器、相位矫正器、数字信号处理器、增益控制器、PID控制器处理得到电压增益调节信号，使SVG输出指令电流。本发明根据SVG电力系统的非线性模型调整控制器的输出控制信号，对逆变电路实现准确控制，对于大信号提供较高的增益系数，对于小信号提供低增益，且响应速度快，跟踪精度高，可大大提高电网的稳定性和可靠性，保证整个电网的高效运行。

Description

一种链式SVG控制器的电压增益调节装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种对链式SVG的逆变电路进行准确控制的装置及控制方法。
背景技术
随着电力电子技术的快速发展，基于大功率电力电子器件的灵活交流输电(FACTS)技术是增强输配电系统的可控性和灵活性、提高运行的稳定性和经济性的有效手段。静止无功补偿装置在运行范围、可控性和响应速度等方面比传统的无功补偿系统具有显著的优势，能有效地提高电力系统的传输容量并提高其静态及暂态稳定性。静止无功发生器SVG是重要的静止无功补偿装置，在电力系统的无功补偿、提高电力系统的电压量和电压稳定性等方面有着重要的作用。目前，随着大规模风电并网的发展，风电场并网点常常位于系统较为薄弱的偏远地区，接入点的网络短路容量随运行方式的不同变化范围很大，因此风电场动态无功控制相对于传统火电厂更加困难。最近十余年国内外发生的大得电事故大多与电压稳定有着密切联系，电力系统的无功补偿和电压稳定性问题王得到越来越广泛的重视。
SVG(Static Var Generator)称为“静止无功发生器”，是一种并联型无功补偿装置，它基于瞬时无功功率的概念和补偿原理，采用全控型开关器件，辅之以小容量储能元件所构成。SVG不需要大容量的电抗器、电容器等储能元件，大大缩小了装置的体积和成本；调节速度快，运行范围宽，通过不同的控制，能够实现负荷的连续调节；
当SVG控制器应用于网络短路容量变化范围很大的场合，电压调节器的增益是在最弱的网络状态或是在最严重的预想事故情况下进行优化的，以确保在这种运行方式下能获得快速、稳定的响应。若此增益保持恒定，即使网络处在正常的结构并具有大得多的短路容量，响应也会相当慢。但从电网运行角度考虑，总是希望SVG能够在网络结构的所有变化范围内，具有快速的响应特性。
现有技术中SVG控制器采用的控制策略，SVG控制器采用PID方式的恒电压方式，由于SVG在强系统中的适度响应会随着系统强度的减弱而变快，如果调节器的参数是基于强系统来优化的，当上述控制器中比例增益KP，积分增益Ki和微分增益KD均采用常数时，那 么当系统变弱时，SVC的响应就会变的不稳定。这意味着在系统强度的变化范围内为了保证响应的稳定性，SVG调节器的增益应当相对于最弱的系统状态来优化。但如果调节器的参数基于最弱的系统状态来优化，SVG在适度强弱系统状态下的动态响应时间指标又可能难以满足标准的要求。
现有技术中，还通过手动操作进行增益切换这种方法预先确定对应不同系统运行方式的最优调节器增益，操作人员根据断路器的状态信号判断系统的运行方式，然后手动切换调节器的增益。这样，对于较强的系统可以采用较高的增益以得到快速的响应；而对于较弱的系统可采用较低的增益以满足系统的稳定性。
手动选择增益无法跟上系统网络状况的变化，当网络发生大的突变时，这种手动切换过程可能会引起控制失稳。即使上述切换过程能够自动进行，确定众多网络运行方式下的最优增益也不一定总是可行的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、设计合理、使用方便的链式SVG控制器的电压增益调节装置及方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种链式SVG控制器的电压增益调节装置，其特征在于，该装置以电网电压信号变化量为控制量，将电网电压信号变化量经采集模块、滤波器、相位矫正器、数字信号处理器、增益控制器、PID控制器一得到电压压增益调节信号，使SVG收到的电压增益调节信号输出指令电流。
所述的全控型变流装置为降压型两电平功率单元并联SVG结构、或降压型三电平功率单元并联SVG结构。
所述的增益控制器包括：比较模块，用于比较所述母线电压和预设的参考电压确定电压偏差值；判断模块，用于根据所述电压偏差值和预设的门槛值确定增益参数。
所述的链式SVG控制器的电压增益调节装置的控制方法，该方法包括以下步骤：
a.采集模块检测SVG的母线电压PT信号和电流CT信号输入到滤波器；
b.滤波器将SVG的母线电压PT信号进行低通高通滤波，然后再进行带通滤波；
c.相位矫正器将经滤波器处理后的SVG母线三相电压信号经行相位矫正，确保滤波器输出电压信号与SVG的母线三相电压信号相位相同；
d.数字信号处理器将相位矫正器处理后的SVG母线三相电压信号进行Clarke变换，获 得αβ坐标系下的电压信号；将所述αβ坐标系下的电压信号进行相序分离，获得正序和负序的电压分量；将三相电流进行Clarke和Park变换，获得dp坐标系下的电流信号，将所述dp坐标系下的电流信号进行相序分离，获得正序和负序的电流分量；
e.增益控制器：将所述的dp坐标系下经过相序分离的正负序电流分量分别进行前馈解耦处理，得到电流前馈解耦信号及正负序电网电压前馈所需补偿的相角；将电流前馈解耦信号和所述的正负序电网电压补偿相角分别进行Park逆变换，获得变换后的αβ坐标系下正负序电压，将所述变换后的αβ坐标系下正负序电压进行合成，得到控制电压过程值，根据等到的控制电压过程值和参考电压的差值确定电压增益系数；
f.PID控制器将SVG输出电流和电压增益系数经行PID运算，生成给定SVG调节信号。 
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明具有结构简单、设计合理、使用方便、科学实用等特点，本发明采用全控型变流器件链式SVG结构；SVG控制器以PT信号为同步信号控制IGBT触发时刻，通过电压增益调节信号给定SVG输出指令电流，本发明根据SVG电力系统的非线性模型调整控制器的输出控制信号，对逆变电路实现准确控制，对于大信号提供较高的增益系数，对于小信号提供低增益，且响应速度快，跟踪精度高，可大大提高电网的稳定性和可靠性，保证整个电网的高效运行。
附图说明
图1是本发明的结构图。
图2本发明一种SVG控制器的电压增益调节方法的流程图。
图3本发明实施例中所采用的电压增益的实现方式的示意图。
具体实施方式
下面参考附图并结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明公开了一种SVG控制器的电压增益调节装置，如图1所示，其包括：采集模块，滤波器，相位矫正器，数字信号处理器，增益控制器，PID控制器相连接；其中，
采集模块采集SVG的母线电压PT信号和电流CT信号，将电网电压信号输入滤波器，所述的相位矫正器接受到滤波器输出信号进行相位矫正，矫正相位后的信号再经过数字信号处理器进行将数字信号运算处理，所述增益控制器接收数字信号处理器的母线电压信号和 参考电压确定增益系数，将所述PID控制器装置根据确定的增益系数生成SVG调节无功信号。
一种SVG控制器的电压增益调节方法，其特征在于，所述的方法包括：
a.采集模块检测SVG的母线电压PT信号和电流CT信号输入到滤波器；
b.滤波器将SVG的母线电压PT信号信号进行低通高通滤波，然后再经行带通滤波；
C.相位矫正器将SVG的母线三相电压信号经行相位矫正，确保滤波器输出电压信号与SVG的母线三相电压信号保持一致；
d.数字信号处理器将SVG的母线三相电压信号进行Clarke变换，获得αβ坐标系下的电压信号；将所述αβ坐标系下的电压信号进行相序分离，获得正序和负序的电压分量；将三相电流进行Clarke和Park变换，获得dp坐标系下的电流信号，将所述dp坐标系下的电流信号进行相序分离，获得正序和负序的电流分量；
e.将所述的dp坐标系下经过相序分离的正负序电流分量分别进行前馈解耦处理，得到电流前馈解耦信号及正负序电网电压前馈所需补偿的相角；将电流前馈解耦信号和所述的正负序电网电压补偿相角分别进行Park逆变换，获得变换后的αβ坐标系下正负序电压，将所述变换后的αβ坐标系下正负序电压进行合成，得到控制电压过程值，根据等到的控制电压过程值和参考电压的差值确定电压增益系数；
f.PID控制器将SVG输出电流和电压增益系数经行PID运算，生成给定SVG调节信号。 

Claims (4)

1.一种链式SVG控制器的电压增益调节装置，其特征在于，该装置采用全控型变流装置，以电网电压信号变化量为控制量，将电网电压信号变化量经采集模块、滤波器、相位矫正器、数字信号处理器、增益控制器、PID控制器处理得到电压增益调节信号，使SVG输出指令电流。
2.根据权利要求1所述的一种链式SVG控制器的电压增益调节装置，其特征在于，所述的全控型变流装置为降压型两电平功率单元并联SVG结构、或降压型三电平功率单元并联SVG结构。
3.根据权利要求1所述的一种链式SVG控制器的电压增益调节装置，其特征在于，所述的增益控制器包括比较模块和判断模块，所述的比较模块用于比较所述母线电压和预设的参考电压确定电压偏差值；所述的判断模块用于根据所述电压偏差值和预设的门槛值确定增益参数。
4.采用权利要求1所述的链式SVG控制器的电压增益调节装置的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a.采集模块检测SVG的母线电压PT信号和电流CT信号输入到滤波器；
b.滤波器将SVG的母线电压PT信号进行低通高通滤波，然后再进行带通滤波；
c.相位矫正器将经滤波器处理后的SVG母线三相电压信号经行相位矫正，确保滤波器输出电压信号与SVG的母线三相电压信号相位相同；
d.数字信号处理器将相位矫正器处理后的SVG母线三相电压信号进行Clarke变换，获得αβ坐标系下的电压信号；将所述αβ坐标系下的电压信号进行相序分离，获得正序和负序的电压分量；将三相电流进行Clarke和Park变换，获得dp坐标系下的电流信号，将所述dp坐标系下的电流信号进行相序分离，获得正序和负序的电流分量；
e.增益控制器：将所述的dp坐标系下经过相序分离的正负序电流分量分别进行前馈解耦处理，得到电流前馈解耦信号及正负序电网电压前馈所需补偿的相角；将电流前馈解耦信号和所述的正负序电网电压补偿相角分别进行Park逆变换，获得变换后的αβ坐标系下正负序电压，将所述变换后的αβ坐标系下正负序电压进行合成，得到控制电压过程值，根据等到的控制电压过程值和参考电压的差值确定电压增益系数；
f.PID控制器将SVG输出电流和电压增益系数经行PID运算，生成给定SVG调节信号。
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